Pengaruh Coandă: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Katekuchan (bicara | kontrib) Fitur saranan suntingan: 3 pranala ditambahkan. |
|||
(28 revisi perantara oleh 4 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 6:
'''Pengaruh Coandă''' ({{IPA2|'kwandə}}) adalah kecenderungan dari tekanan zat cair yang selalu tersambung dengan permukaan membengkok yang berdekatan. Prinsipnya diberi nama dari [[bangsa Romania|orang Romania]], [[Henri Coandă]], yang pertama kali mengenali pemanfaatan dari fenomena tersebut untuk pengembangan pesawat terbang.
Ini dinamai penemu Rumania Henri Coandă, yang merupakan orang pertama yang mengenali penerapan praktis dari fenomena tersebut dalam desain pesawat sekitar tahun 1910.<ref>{{Cite journal|date=1918-03|title=Payment by Check. Its Effect upon the Original Obligation|url=http://dx.doi.org/10.2307/1112143|journal=Columbia Law Review|volume=18|issue=3|pages=264|doi=10.2307/1112143|issn=0010-1958}}</ref>
== Penemuan ==
Deskripsi awal tentang fenomena ini diberikan oleh [[Thomas Young (ilmuwan)|Thomas Young]] dalam sebuah kuliah yang diberikan kepada [[Royal Society|The Royal Society]] pada tahun 1800:<blockquote>Tekanan lateral yang mendorong nyala lilin ke arah aliran udara dari blowpipe mungkin persis mirip dengan tekanan yang mengurangi infleksi arus udara di dekat rintangan. Tandai lesung pipit yang dibuat oleh aliran udara ramping di permukaan air. Bawa tubuh cembung ke dalam kontak dengan sisi aliran dan tempat lesung pipit akan segera menunjukkan arus dibelokkan ke arah tubuh; dan jika tubuh bebas untuk bergerak ke segala arah, itu akan didesak ke arah arus ...</blockquote>Seratus tahun kemudian, Henri Coandă mengidentifikasi penerapan efek selama percobaan dengan pesawat [[:en:Coandă-1910|Coandă-1910]]-nya, yang memasang mesin yang tidak biasa yang ia rancang. Turbin yang digerakkan motor mendorong udara panas ke belakang, dan Coandă memperhatikan bahwa aliran udara tertarik ke permukaan terdekat. Pada tahun 1934 Coandă memperoleh [[paten]] di Prancis untuk "metode dan peralatan untuk penyimpangan cairan ke dalam cairan lain". Efeknya digambarkan sebagai "penyimpangan semburan polos cairan yang menembus cairan lain di sekitar dinding cembung". Dokumen resmi pertama yang secara eksplisit menyebutkan efek Coandă adalah dua paten tahun 1936 oleh Henri Coandă.<ref>{{Cite book|last=Shinbrot|first=Troy|date=2019-04-11|url=http://dx.doi.org/10.1093/oso/9780198812586.003.0002|title=Elastic Surfaces|publisher=Oxford University Press|pages=30–50}}</ref><ref
== Mekanisme{{Multiple image
Baris 26:
| image5 = Coanda effect 5.jpg
}} ==
Semburan udara bebas memasukkan molekul udara dari sekitarnya yang menyebabkan "tabung" atau "selongsong" [[:en:Axisymmetrical|tekanan rendah axisymmetrical]] di sekitar jet (lihat Diagram 1). Gaya yang dihasilkan dari tabung tekanan rendah ini akhirnya menyeimbangkan ketidakstabilan aliran tegak lurus, yang menstabilkan jet dalam garis lurus. Namun, jika permukaan padat ditempatkan dekat, dan kira-kira sejajar dengan jet (Diagram 2), maka entrainment (dan karenanya penghapusan) udara dari antara permukaan padat dan jet menyebabkan pengurangan [[Tekanan atmosfer|tekanan udara]] di sisi jet yang tidak dapat diseimbangkan secepat daerah tekanan rendah di sisi "terbuka" jet. Perbedaan tekanan di seluruh jet menyebabkan jet menyimpang ke arah permukaan terdekat, dan kemudian menempel padanya (Diagram 3).<ref
[[File:Coanda_effect_6.jpg|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Coanda_effect_6.jpg|ka|jmpl|300x300px|Diagram mesin generik yang memanfaatkan Efek Coandă untuk menghasilkan gaya angkat (atau gerakan maju jika dimiringkan 90° pada sisinya). Mesinnya kira-kira berbentuk peluru atau mangkuk terbalik, dengan cairan dikeluarkan secara horizontal dari celah melingkar di dekat bagian atas peluru. Sebuah langkah kecil di tepi bawah celah memastikan bahwa pusaran tekanan rendah berkembang tepat di bawah titik di mana cairan keluar dari celah (lihat Diagram 5). Dari sana pada efek Coandă menyebabkan lembaran cairan menempel pada permukaan luar mesin yang melengkung. Masuknya cairan sekitar ke dalam aliran yang mengalir di atas peluru, menyebabkan area bertekanan rendah di atas peluru (Diagram 1-5). Ini, bersama dengan tekanan ambient ("tinggi") di bawah peluru menyebabkan gaya angkat, atau, jika dipasang secara horizontal, gerakan maju ke arah puncak peluru.<ref name=":1" />]]
Efek Coandă dapat diinduksi dalam cairan apa pun, dan karenanya sama efektifnya dalam air seperti di udara.<ref name=":1" />
== Kondisi keberadaan ==
Baris 41:
Dengan radius yang jauh lebih kecil (12 sentimeter pada gambar di sebelah kanan) perbedaan melintang muncul antara tekanan permukaan eksternal dan dinding jet, menciptakan gradien tekanan tergantung pada ''h''/''r'', kelengkungan relatif. Gradien tekanan ini dapat muncul di zona sebelum dan sesudah asal jet di mana ia secara bertahap muncul, dan menghilang pada titik di mana lapisan batas jet terpisah dari dinding, di mana tekanan dinding mencapai tekanan atmosfer (dan gradien melintang menjadi nol).
[[File:Surface_pressure_of_a_wall_jet_along_a_circular_wall.png|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Surface_pressure_of_a_wall_jet_along_a_circular_wall.png|jmpl|Pengukuran tekanan permukaan di sepanjang dinding jari-jari melengkung melingkar (r = 12 cm), membelokkan semburan [[:en:Turbulent|udara yang bergejolak]] ([[:en:
Eksperimen yang dilakukan pada tahun 1956 dengan jet udara [[Turbulensi|turbulen]] pada [[:en:
Di atas kritis ''h''/''r'' rasio 0,5 hanya efek lokal pada asal jet yang terlihat memanjang pada sudut kecil 18° di sepanjang dinding melengkung. Jet kemudian segera terpisah dari dinding melengkung. Oleh karena itu, efek Coandă tidak terlihat di sini tetapi hanya perlekatan lokal: tekanan yang lebih kecil dari tekanan atmosfer muncul di dinding sepanjang jarak yang sesuai dengan sudut kecil 9°, diikuti oleh sudut yang sama 9° di mana tekanan ini meningkat hingga tekanan atmosfer pada pemisahan lapisan batas, tunduk pada gradien longitudinal positif ini. Namun, jika ''h''/''r'' rasio lebih kecil dari nilai kritis 0, 5, tekanan lebih rendah dari sekitar yang diukur pada dinding yang terlihat pada asal jet berlanjut di sepanjang dinding (sampai dinding berakhir; lihat diagram di sebelah kanan). Ini adalah "efek Coandă sejati" karena jet menempel di dinding "pada tekanan yang hampir konstan" seperti pada jet dinding konvensional.
Baris 52:
Cara alternatif adalah dengan menghitung sudut defleksi di mana lapisan batas yang mengalami medan tekanan inviscid terpisah. Perhitungan kasar telah dicoba yang memberikan sudut pemisahan sebagai fungsi dari ''h''/''r'' dan angka Reynolds:<ref>{{Cite journal|date=1967-01-01|title=SEMIANNUAL REPORT [ON ELECTRON ACCELERATOR], JANUARY 1--JUNE 30, 1967.|url=http://dx.doi.org/10.2172/4547822}}</ref> Hasilnya dilaporkan pada gambar, misalnya, 54° dihitung, bukan 60° diukur untuk ''h''/''r'' = 0,25. Lebih banyak eksperimen dan perhitungan lapisan batas yang lebih akurat akan diinginkan.
[[File:Pressure_distribution_along_the_circular_wall_of_a_wall_jet.jpg|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Pressure_distribution_along_the_circular_wall_of_a_wall_jet.jpg|jmpl|Distribusi tekanan di sepanjang dinding melingkar dari pancaran dinding.]]
Eksperimen lain yang dilakukan pada tahun 2004 dengan jet dinding di sepanjang dinding melingkar menunjukkan bahwa efek Coandă tidak terjadi dalam [[aliran laminar]], dan kritis ''h''/''r'' rasio untuk angka Reynolds kecil jauh lebih kecil daripada rasio untuk aliran turbulen.<ref>{{Cite journal|date=2005|editor-last=Gutkowski|editor-first=Witold|editor2-last=Kowalewski|editor2-first=Tomasz A.|title=Mechanics of the 21st Century|url=http://dx.doi.org/10.1007/1-4020-3559-4|doi=10.1007/1-4020-3559-4}}</ref>
=== Jet Bebas ===
Baris 67:
== Aplikasi ==
Efek Coandă memiliki aplikasi di berbagai [[:en:High-
[[File:Avrocar_at_factory.jpg|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Avrocar_at_factory.jpg|kiri|jmpl|250x250px|Avrocar pertama disiapkan di pabrik Avro Canada pada tahun 1958]]
Ini, berbeda dengan desain hovercraft tradisional, di mana udara dihembuskan ke area tengah, ''pleno'', dan diarahkan ke bawah dengan menggunakan "rok" kain. Hanya satu dari desain Frost yang pernah dibangun, [[:en:
Avrocar (sering terdaftar sebagai 'VZ-9') adalah pesawat [[lepas landas dan mendarat vertikal]] Kanada (VTOL) yang dikembangkan oleh Avro Aircraft Ltd. sebagai bagian dari proyek militer rahasia [[Amerika Serikat]] yang dilakukan pada tahun-tahun awal [[Perang Dingin]].<ref>{{Cite journal|last=McClellan|first=Andrew|date=2003|title=La Font de Saint-Yenne, Etienne|url=http://dx.doi.org/10.1093/gao/9781884446054.article.t048718|journal=Oxford Art Online|publisher=Oxford University Press}}</ref>
Proyek 1956 Avro [[1794]] untuk militer AS merancang piring terbang skala besar berdasarkan efek Coandă dan dimaksudkan untuk mencapai kecepatan antara Mach 3 dan Mach 4.<ref>{{Cite book|last=Ellwood|first=Robert S.|date=2000-02|url=http://dx.doi.org/10.1093/anb/9780198606697.article.0801882|title=Adamski, George (17 April 1891–23 April 1965), lecturer and writer on occult subjects and on UFOs during the 1950s' flying saucer enthusiasm|publisher=Oxford University Press|series=American National Biography Online}}</ref>
Efek ini juga diimplementasikan selama proyek [[:en:
[[File:Blackburn Buccanneer blown wings diagram (1).svg|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Blackburn Buccanneer blown wings diagram (1).svg|ka|jmpl|250x250px|Penggambaran pesawat Blackburn Buccaneer. Slot tiupan di tepi depan sayap, bidang ekor, dan penutup tepi belakang/aileron disorot. Fitur aerodinamis ini berkontribusi pada aliran udara Coandă di atas sayap.]]
[[File:NOTAR_System.svg|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:NOTAR_System.svg|kiri|jmpl|300x300px|Mesin Coandă (item 3,6–8) menggantikan rotor ekor di helikopter NOTAR. 1 Asupan udara. 2 Kipas pitch variabel. 3 Boom ekor dengan Slot Coandă. 4 Stabilisator vertikal. 5 Pendorong jet langsung. 6 Mencuci. 7 Penampang tailboom kontrol sirkulasi. 8 Pengangkatan anti-torsi.]]
[[McDonnell Douglas YC-15]] eksperimental dan turunan produksinya, Boeing [[Boeing C-17 Globemaster III|C-17 Globemaster III]], juga menggunakan efek tersebut. Helikopter [[NOTAR]] menggantikan rotor ekor [[baling-baling]] konvensional dengan ekor efek Coandă (diagram di sebelah kiri).
Pemahaman yang lebih baik tentang efek Coandă disediakan oleh literatur ilmiah yang dihasilkan oleh proyek FP7 UE ACHEON.<ref>{{Cite journal|last=Trancossi|first=Michele|last2=Dumas|first2=Antonio|date=2011-10-18|title=A.C.H.E.O.N.: Aerial Coanda High Efficiency Orienting-jet Nozzle|url=http://dx.doi.org/10.4271/2011-01-2737|journal=SAE Technical Paper Series|location=400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA, United States|publisher=SAE International|doi=10.4271/2011-01-2737}}</ref>
Penggunaan praktis efek Coandă adalah untuk layar [[tenaga air]] miring, yang memisahkan puing-puing, ikan, dll., Jika tidak dalam aliran input ke turbin. Karena kemiringan, puing-puing jatuh dari layar tanpa pembersihan mekanis, dan karena kabel layar mengoptimalkan efek Coandă, air mengalir melalui layar ke [[:en:Penstock|penstock]] yang mengarahkan air ke turbin.
[[File:C-17_no169_landing.jpg|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:C-17_no169_landing.jpg|kiri|jmpl|300x300px|C-17 Globemaster III memiliki flap eksternal yang ditiup dengan bagian dari aliran engine yang melewati slot flap untuk diputar ke permukaan atas dengan efek Coandă.]]
Efek Coandă digunakan dalam dispenser cairan pola ganda di [[mesin cuci]] kaca depan mobil.<ref>{{Citation|title=Windshield Washer Tubing|url=http://dx.doi.org/10.4271/j1037_200108|publisher=SAE International|accessdate=2022-09-20}}</ref> Prinsip operasi flowmeter osilasi juga bergantung pada fenomena Coandă. Cairan yang masuk memasuki ruang yang berisi dua "pulau". Karena efek Coandă, aliran utama terbelah dan berada di bawah salah satu pulau. Aliran ini kemudian memberi makan dirinya kembali ke aliran utama membuatnya terbelah lagi, tetapi ke arah pulau kedua. Proses ini berulang selama cairan bersirkulasi ruang, menghasilkan osilasi yang diinduksi sendiri yang berbanding lurus dengan kecepatan cairan dan akibatnya volume zat yang mengalir melalui meteran. Sensor mengambil frekuensi osilasi ini dan mengubahnya menjadi sinyal analog yang menghasilkan volume yang melewatinya.<ref>{{Cite journal|last=Sakashita|first=Shigeo|date=1990-12|title=Air flow response type electronic musical instrument|url=http://dx.doi.org/10.1121/1.399602|journal=The Journal of the Acoustical Society of America|volume=88|issue=6|pages=2916–2916|doi=10.1121/1.399602|issn=0001-4966}}</ref>
Dalam [[:en:
Dalam pengobatan [[Sistem peredaran darah|kardiovaskular]], efek Coandă menyumbang aliran darah yang terpisah di [[Serambi jantung|atrium]] kanan [[janin]].<ref>{{Cite journal|last=Ashrafian|first=Hutan|date=2006-07|title=The Coanda Effect and Preferential Right Atrial Streaming|url=http://dx.doi.org/10.1378/chest.130.1.300|journal=Chest|volume=130|issue=1|pages=300|doi=10.1378/chest.130.1.300|issn=0012-3692}}</ref> Ini juga menjelaskan mengapa jet [[:en:Mitral regurgitation|regurgitasi mitral]] eksentrik tertarik dan tersebar di sepanjang permukaan dinding atrium kiri yang berdekatan (disebut "jet peluk dinding" seperti yang terlihat pada interogasi doppler warna ekokardiografi). Ini relevan secara klinis karena area visual (dan dengan demikian tingkat keparahan) dari jet peluk dinding eksentrik ini sering diremehkan dibandingkan dengan jet pusat yang lebih mudah terlihat. Dalam kasus ini, metode volumetrik seperti metode proximal isovelocity surface area (PISA) lebih disukai untuk mengukur tingkat keparahan [[:en:Mitral regurgitation|regurgitasi mitral]].
Dalam pengobatan, efek Coandă digunakan dalam ventilator.<ref>{{Cite journal|last=KLAIN|first=M.|last2=SMITH|first2=R. B.|date=1976-07|title=Fluidic technology|url=http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2044.1976.tb11865.x|journal=Anaesthesia|volume=31|issue=6|pages=750–757|doi=10.1111/j.1365-2044.1976.tb11865.x|issn=0003-2409}}</ref><ref>{{Cite book|date=2009|url=http://dx.doi.org/10.1007/978-3-540-39026-8_620|title=Leptospirose|location=Berlin, Heidelberg|publisher=Springer Berlin Heidelberg|isbn=978-3-540-39005-3|pages=486–486}}</ref>
Dalam [[meteorologi]], teori efek Coandă juga telah diterapkan pada beberapa aliran udara yang mengalir keluar dari pegunungan seperti [[Pegunungan Karpatia|Pegunungan Carpathian]] dan [[:en:Transylvanian Alps|Pegunungan Alpen Transylvania]], di mana efek pada pertanian dan vegetasi telah dicatat. Ini juga tampaknya menjadi efek di [[:en:Rhone Valley|Lembah Rhone]] di Prancis dan dekat [[:en:Big Delta|Delta Besar]] di Alaska.<ref>{{Cite journal|last=Giles|first=B. D.|date=1977-03|title=Fluidics, the Coanda Effect, and some orographic winds|url=http://dx.doi.org/10.1007/bf02321800|journal=Archiv für Meteorologie, Geophysik und Bioklimatologie Serie A|volume=25|issue=3|pages=273–279|doi=10.1007/bf02321800|issn=0066-6416}}</ref>
Dalam balap mobil [[Formula Satu]], efek Coandă telah dieksploitasi oleh tim McLaren, Sauber, Ferrari dan Lotus, setelah pengenalan pertama oleh [[Adrian Newey]] (Red Bull Team) pada tahun 2011, untuk membantu mengarahkan gas buang untuk berjalan melalui diffuser belakang dengan tujuan meningkatkan downforce di bagian belakang mobil.<ref>{{Cite journal|last=Phipps|first=Cathy|date=2012-03|title=Returning from a career break|url=http://dx.doi.org/10.1088/2058-7058/25/03/30|journal=Physics World|volume=25|issue=03|pages=25–27|doi=10.1088/2058-7058/25/03/30|issn=0953-8585}}</ref> Karena perubahan peraturan yang ditetapkan oleh [[FIA Super Licence|FIA]] sejak [[:en:2014 Formula One season|awal musim Formula Satu 2014]], niat untuk mengarahkan gas buang untuk menggunakan efek Coandă telah dinegasikan, karena persyaratan wajib bahwa knalpot mobil tidak memiliki bodywork yang dimaksudkan untuk berkontribusi pada efek aerodinamis yang terletak tepat di belakangnya.<ref>{{Cite journal|last=Shohdohji|first=Tsutomu|last2=Yano|first2=Fumihiko|date=2012|title=An Algorithm for Global Optimization Using Formula Manupulation|url=http://dx.doi.org/10.4236/am.2012.311221|journal=Applied Mathematics|volume=03|issue=11|pages=1601–1606|doi=10.4236/am.2012.311221|issn=2152-7385}}</ref>
Dalam [[:en:Fluidics|fluidika]], efek Coandă digunakan untuk membangun [[:en:Bistable multivibrator|multivibrator bistable]], di mana aliran kerja (udara terkompresi) menempel pada satu dinding melengkung atau lainnya dan balok kontrol dapat mengalihkan aliran di antara dinding.
Efek Coandă juga digunakan untuk mencampur dua cairan berbeda dalam '''mixer efek Coandă'''.
== Demonstrasi praktis ==
Baris 112:
Penggunaan teknik efek Coandă memiliki kelemahan serta kelebihan.
Dalam propulsi laut, efisiensi baling-baling atau pendorong dapat sangat dibatasi oleh efek Coandă. Gaya pada kapal yang dihasilkan oleh baling-baling adalah fungsi dari kecepatan, volume dan arah jet air yang meninggalkan baling-baling. Dalam kondisi tertentu (misalnya, ketika sebuah kapal bergerak melalui air) efek Coandă mengubah arah jet baling-baling, menyebabkannya mengikuti bentuk lambung kapal. Gaya samping dari pendorong terowongan di haluan kapal berkurang dengan cepat dengan kecepatan maju.
== Pranala luar ==
Baris 118:
* [http://www.managingip.com/default.asp?Page=20&F=F&action=Report&CountryID=52 Information on the patents of Coanda]
* [http://www.gfsprojects.co.uk/ New UK based UAV project utilising the Coandă effect] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081021092608/http://www.gfsprojects.co.uk/ |date=2008-10-21 }}
[[Kategori:Aerodinamika]]
[[Kategori:Reka cipta Rumania]]
|